Métodos de simulação, sistemas e tecnologias aplicados à computação científica e engenharia - Fase I

Resumo

Sistemas computacionais estão cada mais presentes nos mais diferentes ramos da indústria, constituindo importantes diferenciais competitivos, muitas vezes impulsionando o progresso técnico-científico capaz de gerar valor para as partes interessadas. Nesse contexto, uma plataforma ou arcabouço de software capaz de auxiliar e acelerar a criação de tais sistemas se mostra de grande relevância. De fato,  tais frameworks já podem possuir ferramentas para suporte ao uso de computação em nuvem, ambientes Web, computação paralela e distribuída, técnicas de otimização e inteligência computacional, entre outros. Outro aspecto importante em um arcabouço de software para o desenvolvimento de aplicações científicas é a capacidade de montar workflows em alto nível para a criação e integração de diferentes ferramentas. Sistemas baseados em workflows permitem que usuários com pouca ou nenhuma experiência em construção de software consigam criar e representar fluxos de trabalho de forma gráfica e intuitiva.

Nesse âmbito, a área de Petróleo e Gás é uma daquelas que pode obter grandes vantagens competitivas com o uso de tal arcabouço e o desenvolvimento e aplicação de sistemas científicos. Muitas vezes são empregadas abordagens computacionais para fazer predições, acompanhamentos ou analisar dados disponíveis. Atualmente, questões associadas à produção de depósitos carbonáticos têm ganhado grande destaque na indústria e, por conseguinte, no meio acadêmico, devido às reservas petrolíferas da região do Pré-sal. Por exemplo, deseja-se poder localizar reservatórios e estimar propriedades físico-químicas das rochas no entorno, tanto no momento atual quanto em tempo geológico.

Para tratar com imprecisões na determinação de parâmetros, dados de entrada ou mesmo nos processos atuantes na formação de reservatórios carbonáticos, é possível adotar técnicas baseadas na lógica fuzzy (ou lógica nebulosa), em vez da tradicional lógica booleana. Nesse sentido, busca-se desenvolver todo o aparato necessário para que se possam realizar simulações de sedimentação carbonática em áreas de interesse. Isto envolve toda a formulação matemática necessária, passando pela implementação computacional, além da validação com dados de controle, e de ajustes e otimizações em todo o processo.

Outro assunto bastante comentado na área de Petróleo e Gás é o da formação de depósitos turbidíticos, os quais compõem importantes reservatórios no Brasil. Tendo isto em mente, planeja-se desenvolver o ferramental necessário para simular numericamente a formação de depósitos por sucessivos eventos de correntes de turbidez. Para tanto, devem-se considerar processos de transporte, deposição e erosão de sedimentos em bacias sedimentares. No entanto, tais fenômenos são complexos por natureza, o que também implica certa complexidade computacional. Logo, cabe analisar a viabilidade do uso de modelos físicos reduzidos, mas que ainda permitam obter resultados relevantes para fins práticos.

Tópicos de pesquisa

• Arquitetura de framework para desenvolvimento de aplicações científicas.
  • Modularização e reuso de software.
  • Computação em nuvem.
  • Computação paralela e distribuída.
  • Workflows com análise de UX (user experience).
  • Técnicas eficientes para visualização de dados científicos.
• Métodos de otimização e de inteligência artificial.
• Lógica fuzzy aplicada a sedimentação carbonática.
• Processos de transporte, deposição e erosão de sedimentos, principalmente associado a correntes de turbidez.
  • Modelagem de diferentes aspectos das correntes de turbidez, tais como efeitos de deposição, erosão, bedload, turbulência, hindered settling, atrito, estratificação, comportamento não-Newtoniano.
  • Modelos físicos reduzidos, como modelo de águas-rasas (depth-averaged) e suas variantes.
  • Métodos numéricos aplicados a fenômenos de transporte, deposição e erosão de sedimentos.

Núcleo de pesquisa responsável

NUFEN

Coordenação

Alexandre A. de Oliveira Lopes (PetroSoft)
Túlio L. Santos (Inpetu)

Pesquisadores

Flávio P. Nascimento
Jonas Deyson

Duração

Janeiro/2021 - Janeiro/2022 (previsto)